Cmv Automatizacion 1
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
EXPERIENCIA CURRICULAR:
AUTOMATIZACION DE
PROCESOS
INDUSTRIALES
Semestre Acadmico: 2015-1 CICLO: VIII
Docente: Ing. Carlos Medina Villacorta
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Primera Unidad:
INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Contenido:
1. Fundamentos de sistemas de control automtico y
terminologa
2. Introduccin a los diagramas de control de
instrumentacin, Smbolos de elementos
neumticos.
3. Aplicaciones de la neumtica, desarrollo de
esquemas neumticos en software Automation
Studio e implementacin en laboratorio
4. Instrumentos para la Medicin de caudal.
5. Sistema de control automtico.
6. Medicin de temperatura
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
OBJETIVOS
Comprender los conceptos bsicos
relacionados con la Automtica.
Conocer el carcter interdisciplinario de la
Automatizacin.
Entender los tipos de tecnologas para la
Automatizacin.
Comprender la estructura bsica de un
sistema automatizado.
Comprender el concepto de realimentacin.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
CONTENIDOS
Fundamentos de sistemas de control automtico y
terminologa
Que es la Automatizacin?
Antecedentes, un poco de historia.
Lo nuevo en la empresa del siglo XXI.
Exigencias de la industria actual.
Objetivos de la Automatizacin, Ventajas,
Desventajas
Tecnologas para la Automatizacin.
Estructura general de un sistema Automtico
Sistemas de control. LA, LC-
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
LA FILOSOFIA DE CONTROL PROGRAMABLE Y
DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA
FILOSOFIA DE CONTROL
PROGRAMABLE Y DISPOSITIVOS DE
ENTRADA Y SALIDA
PROCESO
AUTOMATI- ZACION
SISTEMAS DE
CONTROL
TIPOS
Clasificacin: 1.Clsicos L. Abierto L. Cerrado
2.Modernos Adaptativo Difuso Redes
neuronales
Beneficios Desventajas Funciones Elementos Variables
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Qu es la Automatizacin? La automatizacin es el uso de sistemas de control tales
como computadores para controlar maquinaria industrial y
procesos, reemplazando a los operadores humanos.
La Automatizacin aprovecha la tecnologa para operar
mquinas, dispositivos y sistemas sin intervencin total o
parcial del hombre, tales como:
Controladores lgicos
programables (PLC
Sincronizadores Sensores Actuadores y otros
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
INSTRUMENTACIN Y MEDICIN
CONTROL Y RECOLECCION DE
DATOS
SUPERVISIN Y CONTROL
INTEGRACIN Y
GESTIN
PROCESOS
INDUSTRIALES
Ingeniera
Computacin
Ingeniera
Industrial
Manual Automtico
Modelo Piramidal ISO de un Sistema Automatizado
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Procesos.- La Automatizacin se aplica en diversos sectores de la produccin
de bienes y servicios tales como:
Industria de la Energa Elctrica
Industria de los Hidrocarburos
Industria Qumica y Petroqumica
Telecomunicaciones Industria Alimentos
Sistemas de Transporte Servicios Pblicos
Gas y Agua
Muchos mas ..
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
REAS DE APLICACIN
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
INTRODUCCION
En la actualidad se requieren productos con
calidad, en cantidad suficiente para que el
precio de comercializacin sea competitivo.
Esto se logra al integrar un sistema de
automatizacin industrial que garantice la
repetitividad de los procesos, la velocidad y
la precisin de realizacin.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
QUE ES AUTOMATIZACION
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
ARQUITECTURA DE UN SISTEMA DE PRODUCCIN
Parte Operativa
(Proceso)
MATERIAS PRIMAS
MATERIAS ELABORADAS
ENERGA
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
ARQUITECTURA DE UN SISTEMA AUTOMTICO DE PRODUCCIN
Parte Operativa
(Proceso)
MATERIAS PRIMAS
MATERIAS ELABORADAS
ENERGA
Parte de Mando
(Controlador)
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TCNICAS DE AUTOMATIZACIN. EVOLUCIN
SUSTITUCIN FUERZA HUMANA POR ANIMAL
SUSTITUCIN FUERZA ANIMAL POR ELICA/HIDRULICA
No son tcnicas de automatizacin Son fuentes de energa La parte de mando sigue recayendo en UN SER
HUMANO
Como evoluciona:
TECNOLOGA MECNICA
TECNOLOGA NEUMTICA/HIDRULICA
TECNOLOGA ELCTRICA
TECNOLOGA ELECTRNICA
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGA MECNICA
RUEDA FRESADORA
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGA MECNICA II
MQUINA DE VAPOR DE WATT (1819)
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGA MECNICA III
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGA NEUMTICA / HIDRULICA
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGA ELCTRICA THOMAS A. EDISON (1879)
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGA ELECTRNICA
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
FLECHA CRONOLGICA
HISTORIA MODERNA DE LA AUTOMATIZACIN
1745. Mquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas
1817-1870. Mquinas especiales para corte de metal
1863. Primer piano automtico, inventado por M. Fourneaux
1856-1890. Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables
1870. Primer torno automtico, inventado por Christopher Spencer.
1940. Surgen los controles hidrulicos, neumticos y electrnicos para mquinas de corte automticas.
1945-1948. John Parsons investiga sobre control numrico.
1960-1972. Se desarrollan tcnicas de control numrico directo y manufactura computadorizada.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Historia de la Automatizacin R
evo
luci
n I
nd
ustr
ial
1745
Maquinas de Tejer.
1856
1890
Piezas intercambiables. Joseph Whitworth
1870
Torno Automtico Christopher Spencer.
1945
1948
Investigacin de CN John Parsons
1960 - 1972
Desarrollo de tcnicas
de CN directo y
manufactura computarizada
CAM
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Evolucin de la Automatizacin Industrial.
1970
Falta de Robustez
Principios del siglo XX -
50
Aos 50s
1968 Mediados de los 70s
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Evolucin de la Automatizacin Industrial.
Evolucin continua de los sistemas de comunicacin. Redes de
autmatas. Redes de sensores, actuadores, mltiples estndares
de comunicacin.
Mayor memoria, se gobiernan
ciclos, mayor numero de E/S.
Lenguajes de programacin
mas potentes.
Mayor velocidad de
procesamiento. Reduccin de
dimensiones. Mltiples
lenguajes de programacin.
Gran variedad de
autmatas, diseos compactos, parecidos a
una PC
Aos 80s
Finales de los 70s
Actualidad
Tendencias
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Evolucin de la Manufactura.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Exigencias en la industria actual
Mayor exigencia en la
precisin
Diversidad de productos
genera estructuras de
produccin mas flexibles
Tiempo de entrega
cada vez mas
reducido.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Objetivos de la Automatizacin
Aumentar la PRODUCTIVIDAD.
Reducir los COSTOS de Operacin.
Mejorar la CALIDAD de Productos.
ESTANDARIZAR los Productos, Procesos y Sistemas
Mejorar las CONDICIONES DE TRABAJO del personal, suprimiendo los trabajos penosos e
incrementar la SEGURIDAD
Flexibilizar la PRODUCCIN.
INTEGRAR LOS SITEMAS DE GESTIN Y LA PRODUCCIN
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Objetivos de la Automatizacin
Mejorar la DISPONIBILIDAD DE LOS PRODUCTOS, pudiendo proveer las
cantidades necesarias en el momento
preciso.
SIMPLIFICAR el mantenimiento de forma que el operario no requiera
grandes conocimientos para la
manipulacin del proceso productivo
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Objetivos de la Automatizacin
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Mejorar la calidad de trabajo del operador.
Reduccin de costos, tiempos, de procesamiento de informacin.
Conocimiento del proceso y funcionamiento de equipos y maquinas.
Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos
Beneficios de la Automatizacin
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Ventajas de la Automatizacin
Aumentar la produccin y adaptarla a la demanda.
Disminuye el costo de la produccin.
Mejora la calidad del producto y lo mantiene constante.
Mejorar la gestin de la empresa.
Disminuye la mano de obra.
Flexibilizar el uso de maquinas y herramientas.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Funciones de la Automatizacin
ADQUISICIN DE DATOS. Un conjunto de sensores traducen las constantes
fsicas a valores elctricos. Informan al autmata del
mundo que le rodea.
PROCESADO DE LOS DATOS.
Segn el valor de esos datos, y teniendo en cuenta
los algoritmos programados, el sistema tomara
decisiones.
EJECUCIN DE FUNCIONES. Ejecutar lo decidido mediante algn actuador que sea
capaz de sustituir el trabajo manual, dependiendo de
la informacin de entrada.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Tipos de Automatizacin
Control automtico de procesos.
Refinacin de petrleo.
Procesamiento electrnico de datos
Centros de computo.
Automatizacin fija
Sistemas lgicos PLC
Control numrico computarizado
Fresadoras, tornos
Automatizacin flexible
Celdas de manufactura flexibles
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
FIJA. Utilizada en volmenes de alta produccin. Alto costo de equipo y ciclo de
vida que va de acuerdo a vigencia del
producto en el mercado
PROGRAMABLE. Empleada en volmenes relativamente bajos de
produccin y con diversidad de
produccin a obtener.
FLEXIBLE. Adecuada para un rango de produccin media. Estos sistemas
flexibles poseen caractersticas de la
automatizacin fija y la programada.
Tipos de Automatizacin industrial
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Indicadores para justificar la implementacin de un sistema automatizado.
Produccin
Calidad
Seguridad
Costos
Energa
Proteccin ambiental
Desarrollo de nuevas tecnologas
Encarecimiento de la materia prima
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
2007
El hombre desea controlar los procesos productivos que ocurren en las plantas.
Se habla del control de procesos industriales.
Para controlar la planta es necesario instrumentarla, agregando sensores y
actuadores necesarios.
Preguntas claves a realizar:
Por qu controlar?
Cmo controlar?
Cundo controlar?
FILOSOFA DE CONTROL
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
2007
Por qu CONTROLAR ?
Es deseable que la variable de salida sea constante, sta salida puede estar variando por:
Fluctuaciones de potencia de la carga.
Perturbaciones.
Inestabilidad.
Lograr que la variable de salida, siga a una seal de referencia a pesar de perturbaciones o
inestabilidad.
Las desviaciones de la salida actual en referencia con la deseada desmejoran la calidad
del producto.
Perdidas en materia prima.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
2007
Cmo CONTROLAR ?
Existen variadas forma de controlar. En todas interactan la planta con un
controlador.
Se reconocen 2 aspectos: Filosofa de control.
Conjunto de decisiones basadas en conceptos que permiten alcanzar de una forma especfica objetivos previamente definidos.
Instrumentacin del control. Se adapta a la filosofa de control.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
2007
Cuando CONTROLAR ?
Es necesario cuando las exigencias de calidad obligan a mantener la variable de
salida dentro de un margen estrecho y
cuando debe recuperar el valor en corto
tiempo despus de un cambio de referencia.
Existen especificaciones de control para rgimen permanente de operacin y otras
para el rgimen transitorio.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
2007
Instrumentacin De Control
Los sistemas de control industriales son modulares y se conocen como instrumentos.
La arquitectura de estos sistemas se representa mediante planos.
Los sistemas de control automtico se basan en la interconexin de:
Transmisor.
Controlador.
Actuador.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
2007
Instrumentacin De Control
El controlador acepta como entradas
posibles a seales del estado real del
proceso tomada a travs de los
transmisores.
Seales que vienen del operador.
Seales provenientes de otros
instrumentos.
El controlador genera el mando al
actuador.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES (TERMINOLOGA) AUTOMATIZAR.
Es transferir tareas de produccin, realizadas
habitualmente por operadores humanos a un
conjunto de elementos tecnolgicos.
AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL .
Conjunto de tcnicas que involucran la aplicacin
e integracin de sistemas mecnicos, elctricos,
electrnicos, fluidos y unidos con los autmatas
programables para operar y controlar maquinas
y/o procesos de diferentes tipos de sistemas
industriales de forma autnoma.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES
AUTOMATICO.
Es cuando un sistema funciona en todo o en
parte por si solo.
AUTOMATIZACIN.
Su origen es del Griego: GUIADO POR UNO
MISMO
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES
AUTOMATIZACIN.
Utilizacin de equipos y tcnicas para el
gobierno de un proceso Industrial de forma
que el sistema funcione con poco o ninguna
intervencin HUMANA.
Sustitucin del operador humano por un
operador artificial en tareas fsicas o
mentales.
MINIMA INTERVENCION HUMANA
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES
AUTOMATISMO.
Sistema de control, dispositivo o conjunto de
equipos mediante el cual un aparato o sistema
adquiere un carcter automtico.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES PLANTA.
Es un equipo cuyo objetivo es realizar una
operacin determinada.
Objeto fsico a controlar: Horno Proceso; magnitud fsica
a controlar: Temperatura
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES
AUTOMATICA
Ciencia que estudia la automatizacin y sus
aplicaciones. Conjunto de tcnicas con el fin de
reducir la interaccin humana.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES CONTROLAR UN PROCESO.
Consiste en mantener constantes ciertas
variables, prefijadas de antemano. Las variables
controladas pueden ser, por ejemplo: Presin,
Temperatura, Nivel, Caudal, Humedad, etc.
SISTEMA DE CONTROL.
Es el conjunto de elementos, que hace posible
que otro sistema, proceso o planta permanezca
fiel a un programa establecido.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
DEFINICIONES
SISTEMA
Combinacin de componentes que actan interconectados,
para cumplir un determinado objetivo.
CMO SE REPRESENTA UN SISTEMA?
Como un rectngulo o caja negra y variables que
actan sobre el sistema.
Las flechas que entran (u, excitaciones o entradas).
Las flechas que salen (y, variables producidas por el
sistema o salidas).
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
EJEMPLOS DE AUTOMATIZACION
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
EJEMPLOS DE AUTOMATIZACION
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
EJEMPLOS AUTOMATIZACION
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
CABLEADA
Mecnica
Neumtico
Hidrulica
Elctrica
Rels
Electrnica
PROGRAMADA
PC-Industrial
PLC
DSP, Uc
Robot, CNC
TECNOLOGIAS AUTOMATIZACION
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
TECNOLOGIA DE LA AUTOMATIZACION
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Elementos para la Automatizacin
MAQUINAS. Donde se realizan los procesos
ACCIONADORES. Acoplados a las maquinas
A. Elctricos. Vlvulas, motores de velocidad variable y fija, resistencias, cabezales de corte, soldadura
A. Neumticos. Cilindros, vlvulas, red aire
A. Hidrulicos. Prensas de gran potencia y velocidad de precisin
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Elementos para la Automatizacin
PRE ACCIONADORES. Elctricos y neumticos
CAPTADORES. Emiten informacin al mando del estado del sistema a controlar
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
Elementos para la Automatizacin
SENSORES Y ACTUADORES. Elctricos y electrnicos
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
CONCLUSIONES: La automatizacin solo es viable si al evaluar los beneficios econmicos y sociales de las mejoras que se podran obtener: ESTAS DEBEN SER MAYORES A LOS COSTOS DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO ACTUALES.
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INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO
MUCHAS GRACIAS!